到2026年，全球工业物联网(IIoT)市场规模预计将达到1033.8亿美元，因为物联网设备的成本变得越来越便宜，并且越来越多的制造商正在投资智能工厂技术。智能工厂的关键组件之一是传感器。物联网传感器对于收集基本信息，并将数据发送到云端进行制造分析至关重要。通过分析从传感器收集的数据，企业可以创建提高生产力、避免代价高昂的计划外停机并降低制造成本的解决方案。
物联网传感器
在工业物联网(IIoT)应用中，传感器检测各种类型的外部信息，并将其转换为人类和机器可以理解的信号或数据。数据存储在建筑物内管理的数据库中或云平台中以进行处理和分析。物联网传感器使用各种类型的技术，例如光、热和红外线，来捕获所需的信息。传感器也可以设计为收集一种或多种不同类型的信息。一些用途包括测量生产线批次中的距离、水平、压力、环境变化或异常情况。
物联网传感器的类型
(1)视觉传感器
图像由摄像头捕获并在软件的帮助下进行处理，以确定零件的存在、方向和准确性。视觉传感器的使用可以确保整个批次的产品质量和一致性。视觉传感器通常用于食品和饮料行业、汽车和一般制造业的生产线上。
(2)接近传感器
这些传感器可以帮助测量两个物体之间的距离。这通常用于制造，其中机器需要知道产品之间的距离或装配机器人的测量值。
(3)压力传感器
测量流体或气体的压力在工业环境中很常见。保持正确的压力对于产品质量或工作人员的安全可能至关重要。
(4)温度传感器
组件的温度可能表明它们出现故障或过热。这可以让维护人员有时间在磨损部件导致昂贵的机械故障之前更换磨损部件。温度传感器还可以帮助监测环境温度，以确保食品安全或产品质量。立即收到冷却器温度过高的警报可以节省计划外的浪费成本。
(5)湿度传感器
水分含量可能对产品的最终质量很重要。监测水分可以确保始终满足质量标准。湿度也会降低某些设备的性能;因此，如果湿度超出范围，传感器可以帮助提醒工作人员。始终保持最佳湿度有助于延长敏感设备的使用寿命。
(6)液位传感器
流体或固体可用于操作产品中的机械或原材料。知道什么时候液位过低可以确保料斗在完全耗尽之前就被填满，从而确保不会浪费生产时间。
(7)加速度和振动传感器
监控设备的运动对于机器的准确性或维护非常重要。过度振动可能表明轴承磨损、螺栓松动或电机即将发生故障。
(8)声音传感器
一些机器的间距可能表明它是否有效地运行。通过监控俯仰角，维修人员可以在机器太高或太低以及需要维修或维护时收到警报。
随着工业物联网(IIoT)技术的发展，主要的工业传感器制造商正在设计“智能”传感器。这些传感器比通常需要PLC处理和解释数据协议的模拟传感器更容易实现。智能传感器通常可以处理传感器内的数据并将其直接发送回管理平台。这使得数据的传输更加通用，并通过仅发送所需的信息来节省带宽。
物联网传感器连接
工业物联网(IIoT)部署可以只包含几个到数千个传感器，用于监视和控制单台机器或整个生产线。要将数据传输回网络和云软件，传感器必须以某种形式连接。这种连接可以是有线的也可以是无线的，每种形式的连接都各有利弊。
大多数制造工厂将使用工业以太网电缆对其物联网设备进行硬接线。硬接线可以确保可靠的连接，但传感器、I/O块和PLC之间的距离存在限制。还存在电缆损坏的风险，以及定期更换在机械臂等移动部件上电缆的费用。
随着无线技术的改进和变得更加可靠，无线物联网传感器正在迅速普及。与网络电缆相比，无线传感器网络(WSN)可以在传感器和网络设备之间具有更远的距离。无线连接也更具可扩展性，因为部署中的传感器数量可以显着增加。例如，一个专用LTE网络可以无线连接工厂车间的1000多个设备。
制造商如何提高生产力?
将传感器与物联网管理平台集成时，解决方案实际上是无穷无尽的。以下是物联网传感器如何在帮助制造商节省成本和提高生产力方面发挥作用的几个例子。
(1)提高产品质量
由于机器已经连接到云平台，存储温度和压力等数据更容易在生产批次中进行数字化跟踪。通过高分辨率相机进行机器视觉是通过生产线跟踪产品的另一种形式。视觉传感器以及软件可以帮助监控产品质量。这项技术可以显着帮助减少劣质产品接触可能危及品牌的消费者。
(2)通过预测性维护最大限度地减少计划外停机时间
实时数据和基于云的分析可以帮助工程师和维护人员发现机械效率低下的问题。与定期维护不同，程序可以分析从传感器收集的数据，以确定是否可能发生意外故障。这允许技术人员在组件发生故障之前更换组件，从而降低成本，避免昂贵的维修或对机组人员造成伤害。
(3)仓库管理和资产跟踪
了解库存的位置并采用有效的方法来移动、库存和挑选库存一直是提高生产力的首选途径。在智能仓库中，工业物联网解决方案使用传感器来帮助跟踪工厂中的资产流动。自主机器人无需人工干预即可移动产品或拣选和包装订单。通过自动化这些简单的任务，员工可以专注于其他更高效且需要人类洞察力的任务。
(4)改进采购和预测
对于采购经理来说，安装在生产线上的传感器可以监控产品的组装，帮助控制原材料的使用，减少浪费。他们还可以在供应不足时提醒用户。使用传感器监控这些关键项目可以显著减少浪费，并改善预测。
(5)产品开发
产品开发可能是一个成本昂贵的过程，但对所有制造商来说都是必要的。制造商可以在投入全面生产之前做出更好的决策。通过生产车间的传感器和先进的制造分析收集数据，可以模拟大部分研发过程。产品上的传感器也可以用于在现实生活场景中收集数据。实时收集这些数据可以帮助工程师快速更改以提高产品的效率。
结语
毫无疑问，传感器在制造工厂的日常运营中发挥着至关重要的作用。事实证明，数据收集有助于企业开发更高效的生产线、提高安全性并保持机器运转。尽管在制造设施中物联网传感器的整体规划和实施可能是巨大的，但其投资回报可能非常值得。
